葉子植物不再比今天的太陽能電池更高效，太陽能電池超過植物很多，它帶著不可食用的葉子擠進了生物圈。頑強的雜食性“細菌”可以競爭過真實細菌：它們可以像吹花粉一樣傳播，很快地複製，在短短幾天之內使生物圈淪為塵土。危險的、可複製的基因輕易地就會變得頑強，它們微小，擴展迅速以致無法製止，至少在我們沒做任何準備的情況下，就很難控製病毒和果蠅。
——埃裏克·德雷克斯勒
20世紀有著許多非凡的成就，同時我們也看到技術所擁有的可怕的能力也放大了我們的毀滅性。2001年的“9·11”慘案是一個例子，技術（飛機和建築物）被擁有破壞計劃的人所利用。我們現在生活的世界擁有巨大數量的核武器（還並不是所有），足以結束星球上所有生靈的生命。
20世紀80年代以來，一個普通的學院生物工程實驗室就有手段和知識可以製造出惡意的病原體，這些病原體很可能比核武器更加危險。在一次由約翰·霍普金斯大學組織的稱為“黑暗冬季”的模擬實戰演習中，假設在3個城市中故意散播的普通天花病毒會導致一百萬人死亡。<small>10</small>如果這個病毒經生物工程改進能夠抵禦現存的天花疫苗，那麽結果將會更加糟糕。這個恐怖之物於2001年在澳大利亞的一次實驗中顯現了出來，在這次實驗中，鼠疫病毒的基因被不經意地修改，這改變了免疫係統的反映。鼠疫疫苗缺乏足夠的能力來消滅這種發生改變的病毒。<small>11</small>在我們的曆史記憶中還有其他一些危險的事件。腹股溝腺炎的瘟疫造成了1/3的歐洲人死亡，更近一些，1918年的流感造成了全世界大約2000萬人死亡。<small>12</small>
這些威脅會阻止複雜係統（例如人類和我們的技術）的力量、效率、智能的不斷加速前進嗎？在這個星球上，關於複雜度增加的記錄顯示為一種平穩的加速，即使在長期的災難中，這不僅有內部原因，也包括外部壓力。這在生物進化（麵臨著諸如碰到大行星和流星的災難）和人類曆史中（曾經被一係列無止境的戰爭打斷）都是真實的。
然而，我相信我們可以從世界對sars（嚴重急性呼吸綜合症）病毒的應對措施來得到一些鼓勵。盡管在編寫本書的時候，還不能確定sars是否具有一種更具危害的殘留物，但是看上去防範措施已經相對成功並且已經阻止了悲劇的爆發。應對措施的一部分是古老的、低技術的工具，例如隔離和麵罩。
然而，這個方法脫離了高級工具是不會發揮功效的，這些高級工具最近剛剛可用。研究人員能夠在31天中發現sars病毒的dna序列——相比較hiv的15年，這是個突破。這使得人們可以迅速開發一個有效的測試來確定病毒的攜帶者。另外，全球即時通信促進了世界範圍內的協作，這是在病毒肆虐的古代不可能有的偉大功績。
隨著技術加速gnr的實現，我們將會看到同樣糾纏的潛在因素：人類智能成倍擴大而帶來的創意盛宴，其中混雜著許多嚴重的新危險。一個備受關注的擔心是納米機器人的無限製複製。納米機器人技術需要數以萬億計的智能設備來工作。為了達到這個數量級，這需要它們可以自我複製，特別是需要使用與在生物界中相同的方法（也就是一個受精卵細胞如何變成數以萬億計的人體細胞）。與生物同樣的，自我複製除了小差錯（也就是癌症）會導致生物毀滅外，機製中的一個缺陷也會剝奪納米機器人的自我複製——稱為灰霧方案——將會危及所有的物理實體、生物或者其他。
生物——包括人類——將會成為以指數方式大量傳播的納米機器人攻擊的首要受害者。納米機器人構建的設計原理是使用碳作為主要組件。由於碳具有形成四方結構（form four-way bonds）的特性，它是一個理想的分子組裝組件。碳分子可以形成直鏈、之字形（zigzags）、環、納米管（管狀六角形陣列）、片狀、巴基球（由六邊形和五邊形的陣列組成的球）和很多其他形狀。因為生物學同樣使用碳，病理納米機器人將發現地球的生物質是這一主要成分的理想來源。生物實體還可以提供以葡萄糖或atp<small>13</small>形式存儲的能量。生物質中還有諸如氧、硫、鐵、鈣等有用的微量元素。
一個失控的正在自我複製的納米機器人需要多久才能夠摧毀地球上的生物質？生物質碳原子秩序的數量級為10<small>45</small>。<small>14</small>一個能夠複製的納米機器人中碳原子數目的合理估計大約是10<small>6</small>。（請注意，這種分析對這些數字的準確性不是很敏感，隻是數量級上的近似。）這種惡毒的納米機器人將需要創建10 <small>39</small>個自己的副本來取代生物質，這可以通過130次複製來完成（每一次都可能加倍破壞生物質）。羅伯·弗雷塔斯估計複製最少需要約100秒的時間，因此130個複製周期需要約3個半小時<small>15</small>。不過，實際的破壞速率將慢些，因為生物質並不會“高效”（efficiently）的安排。製約因素是破壞前方的實際行動。納米機器人由於個體很小，不能很快移動。這可能需要數周的時間才能使得這項毀滅遍布全球。
基於這種觀察，我們可以設想一個更加陰險的可能性。在一個兩階段的攻擊中，納米機器人需要幾個星期才能傳播到整個生物質，但隻需使用了極少一部分碳原子——每萬億分之一（10<small>15</small>）。在此低濃度水平下，納米機器人將盡可能地隱蔽。然後，在一個“最優”的時刻，第二階段將會開始，種子納米機器人將迅速擴張以破壞生物質。對於每個種子納米機器人，複製本身數以千萬億計，隻需要大概50次二元複製，約需90分鍾。由於納米機器人的分布已經遍布生物質的各個位置，破壞波的向前運動將不再是一個限製因素。
問題是沒有防守，可用生物質會被灰霧迅速破壞。正如我在後麵內容中討論的，在這些情況成為可能之前，我們明顯需要一個納米技術免疫係統。這個免疫係統不僅要能對付明顯的危害，而且還要能對付任何潛在危險的（隱身）複製，哪怕是一個非常低的濃度。
邁克·特瑞德和克裏斯·菲恩克斯分別是納米技術研究中心研究部的執行董事和主任，以及埃裏克·德雷克斯勒、羅伯特·弗雷塔斯、拉爾夫·梅克爾和其他人都指出未來的醫學營養治療製造設備可以具有保護措施，它可以阻止納米器件<small>16</small>的自我複製。我將在後麵討論一些這樣的戰略。然而，這種監督雖然重要，但是並不能消除灰霧的幽靈。因為有其他原因（並非製造因素）需要製作能夠自我複製的納米機器人。前麵提到的納米技術免疫係統，就需要自我複製功能，否則就無法保護我們。如我在第6章中所說，自我複製對於納米機器人擴展自身職能並迅速超越地球是非常必要的。它也可能被用於許多軍事應用。而且對抗不想要的自我複製的防衛（例如後麵講到的廣播結構）可能被一個特定的敵人或入侵者破壞。
弗雷塔斯已經確定了大量災難性納米機器人出現的情形。<small>17</small>在他所謂“灰色浮遊生物”的情形中，惡意機器人將會使用水下碳甲烷及溶解於海水中的二氧化碳。這些海洋資源會提供10倍於土地生物質的碳量。在他的“灰色灰塵”情形中，複製的納米機器人使用空氣中的灰塵和陽光為基本原料來製造能源。而在“灰色地衣”情形中則涉及使用岩石中的碳和其他元素。
——埃裏克·德雷克斯勒
20世紀有著許多非凡的成就，同時我們也看到技術所擁有的可怕的能力也放大了我們的毀滅性。2001年的“9·11”慘案是一個例子，技術（飛機和建築物）被擁有破壞計劃的人所利用。我們現在生活的世界擁有巨大數量的核武器（還並不是所有），足以結束星球上所有生靈的生命。
20世紀80年代以來，一個普通的學院生物工程實驗室就有手段和知識可以製造出惡意的病原體，這些病原體很可能比核武器更加危險。在一次由約翰·霍普金斯大學組織的稱為“黑暗冬季”的模擬實戰演習中，假設在3個城市中故意散播的普通天花病毒會導致一百萬人死亡。<small>10</small>如果這個病毒經生物工程改進能夠抵禦現存的天花疫苗，那麽結果將會更加糟糕。這個恐怖之物於2001年在澳大利亞的一次實驗中顯現了出來，在這次實驗中，鼠疫病毒的基因被不經意地修改，這改變了免疫係統的反映。鼠疫疫苗缺乏足夠的能力來消滅這種發生改變的病毒。<small>11</small>在我們的曆史記憶中還有其他一些危險的事件。腹股溝腺炎的瘟疫造成了1/3的歐洲人死亡，更近一些，1918年的流感造成了全世界大約2000萬人死亡。<small>12</small>
這些威脅會阻止複雜係統（例如人類和我們的技術）的力量、效率、智能的不斷加速前進嗎？在這個星球上，關於複雜度增加的記錄顯示為一種平穩的加速，即使在長期的災難中，這不僅有內部原因，也包括外部壓力。這在生物進化（麵臨著諸如碰到大行星和流星的災難）和人類曆史中（曾經被一係列無止境的戰爭打斷）都是真實的。
然而，我相信我們可以從世界對sars（嚴重急性呼吸綜合症）病毒的應對措施來得到一些鼓勵。盡管在編寫本書的時候，還不能確定sars是否具有一種更具危害的殘留物，但是看上去防範措施已經相對成功並且已經阻止了悲劇的爆發。應對措施的一部分是古老的、低技術的工具，例如隔離和麵罩。
然而，這個方法脫離了高級工具是不會發揮功效的，這些高級工具最近剛剛可用。研究人員能夠在31天中發現sars病毒的dna序列——相比較hiv的15年，這是個突破。這使得人們可以迅速開發一個有效的測試來確定病毒的攜帶者。另外，全球即時通信促進了世界範圍內的協作，這是在病毒肆虐的古代不可能有的偉大功績。
隨著技術加速gnr的實現，我們將會看到同樣糾纏的潛在因素：人類智能成倍擴大而帶來的創意盛宴，其中混雜著許多嚴重的新危險。一個備受關注的擔心是納米機器人的無限製複製。納米機器人技術需要數以萬億計的智能設備來工作。為了達到這個數量級，這需要它們可以自我複製，特別是需要使用與在生物界中相同的方法（也就是一個受精卵細胞如何變成數以萬億計的人體細胞）。與生物同樣的，自我複製除了小差錯（也就是癌症）會導致生物毀滅外，機製中的一個缺陷也會剝奪納米機器人的自我複製——稱為灰霧方案——將會危及所有的物理實體、生物或者其他。
生物——包括人類——將會成為以指數方式大量傳播的納米機器人攻擊的首要受害者。納米機器人構建的設計原理是使用碳作為主要組件。由於碳具有形成四方結構（form four-way bonds）的特性，它是一個理想的分子組裝組件。碳分子可以形成直鏈、之字形（zigzags）、環、納米管（管狀六角形陣列）、片狀、巴基球（由六邊形和五邊形的陣列組成的球）和很多其他形狀。因為生物學同樣使用碳，病理納米機器人將發現地球的生物質是這一主要成分的理想來源。生物實體還可以提供以葡萄糖或atp<small>13</small>形式存儲的能量。生物質中還有諸如氧、硫、鐵、鈣等有用的微量元素。
一個失控的正在自我複製的納米機器人需要多久才能夠摧毀地球上的生物質？生物質碳原子秩序的數量級為10<small>45</small>。<small>14</small>一個能夠複製的納米機器人中碳原子數目的合理估計大約是10<small>6</small>。（請注意，這種分析對這些數字的準確性不是很敏感，隻是數量級上的近似。）這種惡毒的納米機器人將需要創建10 <small>39</small>個自己的副本來取代生物質，這可以通過130次複製來完成（每一次都可能加倍破壞生物質）。羅伯·弗雷塔斯估計複製最少需要約100秒的時間，因此130個複製周期需要約3個半小時<small>15</small>。不過，實際的破壞速率將慢些，因為生物質並不會“高效”（efficiently）的安排。製約因素是破壞前方的實際行動。納米機器人由於個體很小，不能很快移動。這可能需要數周的時間才能使得這項毀滅遍布全球。
基於這種觀察，我們可以設想一個更加陰險的可能性。在一個兩階段的攻擊中，納米機器人需要幾個星期才能傳播到整個生物質，但隻需使用了極少一部分碳原子——每萬億分之一（10<small>15</small>）。在此低濃度水平下，納米機器人將盡可能地隱蔽。然後，在一個“最優”的時刻，第二階段將會開始，種子納米機器人將迅速擴張以破壞生物質。對於每個種子納米機器人，複製本身數以千萬億計，隻需要大概50次二元複製，約需90分鍾。由於納米機器人的分布已經遍布生物質的各個位置，破壞波的向前運動將不再是一個限製因素。
問題是沒有防守，可用生物質會被灰霧迅速破壞。正如我在後麵內容中討論的，在這些情況成為可能之前，我們明顯需要一個納米技術免疫係統。這個免疫係統不僅要能對付明顯的危害，而且還要能對付任何潛在危險的（隱身）複製，哪怕是一個非常低的濃度。
邁克·特瑞德和克裏斯·菲恩克斯分別是納米技術研究中心研究部的執行董事和主任，以及埃裏克·德雷克斯勒、羅伯特·弗雷塔斯、拉爾夫·梅克爾和其他人都指出未來的醫學營養治療製造設備可以具有保護措施，它可以阻止納米器件<small>16</small>的自我複製。我將在後麵討論一些這樣的戰略。然而，這種監督雖然重要，但是並不能消除灰霧的幽靈。因為有其他原因（並非製造因素）需要製作能夠自我複製的納米機器人。前麵提到的納米技術免疫係統，就需要自我複製功能，否則就無法保護我們。如我在第6章中所說，自我複製對於納米機器人擴展自身職能並迅速超越地球是非常必要的。它也可能被用於許多軍事應用。而且對抗不想要的自我複製的防衛（例如後麵講到的廣播結構）可能被一個特定的敵人或入侵者破壞。
弗雷塔斯已經確定了大量災難性納米機器人出現的情形。<small>17</small>在他所謂“灰色浮遊生物”的情形中，惡意機器人將會使用水下碳甲烷及溶解於海水中的二氧化碳。這些海洋資源會提供10倍於土地生物質的碳量。在他的“灰色灰塵”情形中，複製的納米機器人使用空氣中的灰塵和陽光為基本原料來製造能源。而在“灰色地衣”情形中則涉及使用岩石中的碳和其他元素。